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Android 体系与系统架构

Android 体系与系统架构

作者: 我是来捕鱼的 | 来源:发表于2019-11-16 18:23 被阅读0次

    1、Dalvik与ART JIT与AOR

    Dalvik ART都是Android虚拟机,JIT与AOT是虚拟机为了提高运行效率等采用的不同的编译策略


    Dalvik

    Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的Java虚拟机,它是Android平台的重要组成部分,支持dex格式(Dalvik Executable)的Java应用程序的运行。dex格式是专门为Dalvik设计的一种压缩格式,适合内存和处理器速度有限的系统。Google对其进行了特定的优化,使得Dalvik具有高效、简洁、节省资源的特点。从Android系统架构图知,Dalvik虚拟机运行在Android的运行时库层。
    所有的Android程序都运行在Android系统进程里,每个进程对应着一个Dalvik虚拟机实例。

    Dalvik虚拟机运行的是Dalvik字节码,Java虚拟机运行的是Java字节码
    传统的Java程序经过编译,生成Java字节码保存在class文件中,Java虚拟机通过解码class文件中的内容来运行程序。而Dalvik虚拟机运行的是Dalvik字节码,所有的Dalvik字节码由Java字节码转换而来,并被打包到一个DEX(Dalvik Executable)可执行文件中。Dalvik虚拟机通过解释DEX文件来执行这些字节码。

    在 Android系统初期,每次运行程序的时候,Dalvik负责将dex翻译为机器码交由系统调用。这样有一个缺陷:每次执行代码,都需要Dalvik将操作码代码翻译为机器对应的微处理器指令,然后交给底层系统处理,运行效率很低。

    JIT

    JIT意思是Just In Time Compiler,就是即时编译技术

    为了提升效率Android在2.2版本中添加了JIT编译器,当App运行时,每当遇到一个新类,JIT编译器就会对这个类进行即时编译,经过编译后的代码,会被优化成相当精简的原生型指令码(即native code),这样在下次执行到相同逻辑的时候,速度就会更快。JIT 编译器可以对执行次数频繁的 dex/odex 代码进行编译与优化,将 dex/odex 中的 Dalvik Code(Smali 指令集)翻译成相当精简的 Native Code 去执行,JIT 的引入使得 Dalvik 的性能提升了 3~6 倍。

    缺陷

    • 每次启动应用都需要重新编译(没有缓存)
    • 运行时比较耗电,耗电量大

    ART

    ART意思是Android Runtime

    ART 的机制与 Dalvik 不同。在Dalvik下,应用每次运行的时候,字节码都需要通过即时编译器(just in time ,JIT)转换为机器码,这会拖慢应用的运行效率,而在ART 环境中,应用在第一次安装的时候,字节码就会预先编译成机器码,使其成为真正的本地应用。这个过程叫做预编译(AOT,Ahead-Of-Time)。这样的话,应用的启动(首次)和执行都会变得更加快速。

    优点:

    • 系统性能的显著提升。
    • 应用启动更快、运行更快、体验更流畅、触感反馈更及时。
    • 更长的电池续航能力。
    • 支持更低的硬件。

    缺点:

    • 机器码占用的存储空间更大,字节码变为机器码之后,可能会增加10%-20%。
    • 应用的安装时间会变长。

    AOT

    AOT意思是Ahead of time

    JIT是运行时编译,是动态编译,可以对执行次数频繁的dex代码进行编译和优化,减少以后使用时的翻译时间,虽然可以加快Dalvik运行速度,但是有一个很大的问题:将dex翻译为本地机器码也要占用时间。 所以Google在4.4推出了全新的虚拟机运行环境ART(Android RunTime 提前编译),用来替换Dalvik(4.4上ART和Dalvik共存,用户可以手动选择,5.0 后Dalvik被替换)。
    AOT 是静态编译,应用在安装的时候会启动 dex2oat 过程把 dex预编译成 ELF 文件,每次运行程序的时候不用重新编译。

    缺点:

    • 应用安装和系统升级之后的应用优化比较耗时(重新编译,把程序代码转换成机器语言)
    • 优化后的文件会占用额外的存储空间(缓存转换结果)

    JIT和AOT并存(不懂需要看JAVA虚拟机)

    Android 7.0上,JIT 编译器被再次使用,采用AOT/JIT 混合编译的策略,特点是:
    1、应用在安装的时候dex不会再被编译
    2、App运行时,dex文件先通过解析器被直接执行,热点函数会被识别并被JIT编译后存储在 jit code cache 中并生成profile文件以记录热点函数的信息。
    3、手机进入 IDLE(空闲) 或者 Charging(充电) 状态的时候,系统会扫描 App 目录下的 profile 文件并执行 AOT 过程进行编译。

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